催化-氧化理论及其在活性炭制备中的应用.pdf

第 “卷 第期中国矿业大学学报 升温速度和炭化终温和 A B 0 C与煤共炭化时对 炭化产物微晶结构的影响结果见表D “从表D可 以看出随这两种催化剂用量的增加反映微晶尺 寸的E F和E /降低而微晶的层间距G * * C增大“ 这 说明和 A B 0 C与煤共炭化时所得炭化物的 微晶尺寸减小层间距增大石墨化程度下降生成 了以无定形碳为主的炭素前驱体“ 表’ A B 0 对某长焰煤炭化产物结构的影响 H I J K L M’ N O P L Q M O R MS PT O U LVW X S OY Z M[ Y \ Q R Y Q \ MS PY Z MR Z J \P \ S ] [ Q K K Y Q ] O S Q [R S J L 微晶 尺寸 _; A B 0C ‘ a DD *C * b ‘ A c G* * C* “ d 9 *e * “ d 9 De ,* “ d 9 9 * “ d 9 95 D* “ d 9 9 * “ d 9 5C 8* “ d 5 C9 9* “ d 5 8 d* “ d 9 *e E FD “ d d eCD “ 8 C C5D “ d d ,8D “ 8 C DeD “ d d ,8D “ C e eeD “ * , C9* “ e 8 9eD “ 8 9 ,, E /C “ * 8 d*C “ D d 8*C “ * 8 ,CD “ e 9 5C “ D C 5eC “ C C 89C “ C C 9*C “ * 8 9eC “ d d * H炭化温度9 * *-保温8 cf A 升温速度D *-‘ cf A“ “ g 空气氧化对炭化料微晶结构的影响 在D * -以下煤的氧化不明显通常的氧化是 在D * -以上的温度下进行“制备活性炭的预氧化 温度一般在D * C 5 *-的范围内“氧化时间和氧 化温度是影响化学组成和结构的主要因素“随着氧 化时间的延长氧含量增加而碳含量下降“温度的 影响更为明显温度提高达到相同氧化程度所需 的时间大大降低“氧化温度每增加 * 5 *-引 入相同数量氧所需时间减少5 * ae * a“氧化温 度的提高增加了氧在煤结构内的扩散速率从而 氧的吸收就更加有效“对煤进行氧化处理不仅能破 除煤的粘结性降低分子重排形成石墨化结构而 且更重要的是对活性炭微孔隙度的发展有重大作 用氧化能显著增强炭化料的孔隙度和比表面积“ 煤氧化后再经炭化煤的微晶结构有很大改 变“随着氧化程度的加深炭化产物微晶的层间距 增大微晶层片平均尺寸减小石墨化程度下降“见 表C “ e5D 第C期张双全等7催化氧化理论及其在活性炭制备中的应用 万方数据 表某煤氧化炭化后微晶尺寸变化情况“ 炭化; ; A BC C DE FE G H I CJK C CC L I K J J MH L D D D JD L N N J K H O MJK C CC L I O H M KH L H I K JD L I I C M D N MJK C CC L I O N I HH L H D M DD L D D I D 未 氧 化 K C CC L I K C P MH L N K J JD L I I C M D C C以下下氧化时Q煤分子上的脂肪碳逐渐 脱除Q芳香碳则变化很小L R S T U研究表明Q脂肪结 构的氧化也是有选择性的L最容易脱落的是联接在 苯环上或VU基团上的W XY ZDQ其次是XY ZIL这 样Q在D C C下氧化时Q初始脱挥发分引起脂肪 碳[无序碳以及封闭在煤中的Y VDQ Y VQ气态碳氢 化合物和焦油的优先脱除L这将导致封闭孔隙的打 开和孔隙尺寸的扩大L因此Q孔隙率和Y VD比表面 积增加L然而Q继续氧化更长时间Q残留脂肪键和部 分芳香结构被氧化产生含氧官能团Q又堵塞孔隙Q 造成Y VD比表面积的下降L 在D M C以下氧化时Q同时发生两个过程\一 方面脂肪碳和无序碳以气态碳氢化合物和焦油的 方式脱除Q使Y VD比表面积增加]另一方面Q表面 碳氧基团的形成导致表面积下降L前者在氧化的初 始阶段占主导地位Q因此表面积增加较快]然而Q氧 化两天以后Q这两个过程达到平衡Q Y VD比表面积 没有表现出明显的增加“ N L L _‘催化剂对煤分子结构的影响 将一定量粒度小于D C C目的无烟煤S按比例 加入_‘型催化剂溶液混合均匀Q在H C C下干燥 后在马福炉内以H M; Aa 的升温速度从室温加 热至M C CQ取出冷却备用L经催化剂处理的样品 有\ S _M‘ Mb 催化剂代号下标的数字表示该成分在 H C Cc煤样中的质量Q c Q 下同d Q S eH_I‘ IL 冷却后进 行R Sf T U分析L此外Q对煤样不经催化剂处理但进 行了M C C和H C C的加热处理后样品的红外分 析Q以比较不同条件下煤结构的变化Q分别用SM C C 和SH C C表示L各官能团峰面积的变化见表I L 表g各官能团吸收峰面积 图 2r . - - 2 ; 8s ’g2 7 t 6 4 . u’0 3 5 . v / 3 0 1 3 1 7 5 . 3 1 5 3 5 . 6 7 3 7 - 2 ; * ; 5 4 3 0 5 , 81 2 5 . 1 4 5 ;* 5 7 - 1 5 3 2 , k n l / 0 . ’ d f c ’e A a e j f C c h f C k A l 7n n ’r 0 , 3 0 , 2w 0 ; 0 7 5b’o5 4 5 9/ 8o5 , / 0 . ’ 0 3 5 . ; 0 5 ; 5 3 2 ,2 - 5 1 3 x 01 5 ; 2 , 7- ; 2 9 1 2 5 . a 5 ; 3 k n l yz 8 5 3 2 ,2 -1 2 5 . {{ / 0 . ; 2 1 0 7 7 , *w 0 1 4 , 2 . 2 * 6 ’ d d e ’A E a j d h B f k c l 解强炭化过程控制及煤基活性炭制备的研究 k ml 徐州j中国矿业大学能源利用与化学工程系’ d d e B E |A e k e l 张双全’王祖讷氧化性复合催化剂作用下用无烟煤 制备活性炭k n l 燃料化学学报’ d d f ’ 5 h . 2 5 7 4 5 1 3 x 5 3 0 81 5 ; 2 ,- ; 2 9 1 2 5 . k n l n2 -r 4 , 5“, x2 - o , , *w 0 1 4 , 2 . 2 * 6 ’ d d f ’f a 4 5 7 3 4 5 6 7 6 2 6 3 A3 B; 5 C 5 7 DE8 6 7 DF G 4 H 6 3 6 I J 8 8 B / K L M 3 7 5 N O 6 P / Q 6 3 8 Q 3 C 5 7 DK5 7 5 7 D R S T J / M J 3 U VEFHF6 7 D VWX Q M 3 6 / Y 5 6 7 D ; 7 4 6 K5 7 5 7 DZ 7 D 5 7 5 7 D Q XKOT J N M 6 J ’ 5 3 7 D J* * 0 0 [ Q M 5 7 3- \ ] _ ‘ a b _ c 3 6 74 M 6 J 8 3 4 5 6 7 4 M 4 3 d 5 8 5 4 B6 J 6 J 7 5 7 D 6 L e6 6 3 A3 B 5 C 5 7 D3 8 6 7 D7 L M 3 7 5 N 5 7 5 7 DA3 4 J 5 7 4 6 Z 7 D BX4 5 8 5 N 3 4 5 6 73 7 Q M 5 L 3 8 Z 7 D 5 7 P 3 7 B T J N M 6 J ’ 5 3 7 D J* * 0 0 * Q M 5 7 3 n , ; 7 4 Z 7 D 5 7 5 7 D Q XKOc 5 Y 5 7 D 0 0 0 [ , Q M 5 7 3- \ ] _ ‘ a b _ O M 6 B6 p L 3 4 3 8 B 5 / 6 G 5 3 4 5 6 7 q 6 P P 3 5 7 D3 L 4 5 C 3 4 L 3 d 6 7A3 P J 4 6 A3 E 7 A 4 B P P 6 P 6 J 7 3 7 7 M 3 7 L 5 7 DL 3 4 3 8 B 4 A3 C 8 6 P O M L 3 4 3 8 B 4 P 6 J 5 7 D4 M 6 G B D 6 G 5 L 3 d 6 7 3 4 6 4 5 7 D 4 M 6 8 L J 8 7 M 3 7 L 5 7 D 4 M L 6 8 5 7 e 5 7 Dd 4 A 6 8 L J 8 3 7 5 7 L 3 5 7 D4 M 3 L 4 5 C 5 4 5 73 L 4 5 C 3 4 5 6 7 6 G 5 L 3 d 6 7 3 4 5 7 3 8 5 7L 6 3 8 L 6 7 C 4 5 7 D4 M 5 7 4 63 L 5 6 8 J d 8 3 4 3 e 5 7 D4 M 3 M 5 7 Dd B3 L 5 / A3 M 5 7 D3 7 3 BY 6 d O M 6 4 M L 3 4 3 8 B 4 J 7 5 4 6 G 5 3 4 5 6 7 L 3 4 3 8 B 5 3 7 L 6 7 C 5 6 76 4 M 5 7 3 8 5 7 4 63 5 7 D 8 P 6 L O M J 8 4 6 3 L 4 5 C 3 4 L 3 d 6 74 4 M 6 A 4 M 3 44 M L 3 4 3 8 B 4L 3 75 7 L 3 4 M 3 d 6 d 3 d 5 8 5 4 B L 3 4 M 3 M3 7 P 6 J L 4 5 6 7L 6 4 f 65 4M 3 d 7J 5 7 5 7 J 4 B J L L J 8 8 B hi jk l ‘ m L 3 4 3 8 B 5 n6 G 5 3 4 5 6 7 n3 L 4 5 C 3 4 L 3 d 6 7 nP P 3 3 4 5 6 7 [ 第*期李学华等综采放顶煤面沿空巷道合理位置确定 万方数据